Name: studying surfactant effects on hydrate crystallization at oil-water interfaces using a low-cost integrated modular peltier device
Uploaded: 2020-03-18T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Studying Surfactant Effects on Hydrate Crystallization at Oil-Water Interfaces Using a Low-Cost Integrated Modular Peltier Device at JoVE.com

Yazarlar Amerikan Kimya Derneği teşekkür - Petrol Araştırma Fonu (ACS - PFR), hibe numarası: PRF # 57216-UNI9, mali destek için.

1. Siklopentan su damlacıklarında hidrat oluşumu
NOT: Aşağıda açıklanan deneysel prosedür, girişte açıklanan IMPd ve hidrat görüntüleme hücresi kullanılarak siklopentan bir su damlacıklarında hidrat oluşumunun incelenmesi içindir.
<ol><li>1 mL cam şırıngaya 19 G iğne takın(Şekil 2b, C).</li>
	<li>1 mL cam şırıngayı ve 19 G iğne 3x'i DI suyla durulayın.</li>
	<li>Şırıngayı DI suyuyla doldurun.</li>
	<li>Hidrat...

<ol>
	<li>Graham, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Deep water: The Gulf Oil disaster and the future of offshore drilling. Report to the President. , (2011).</li><li>Hammerschmidt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+gas+hydrates+in+natural+gas+transmission+lines.">Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines.</a> Industrial &amp; Engineering Chemistry. 26, 851-855 (1934).</li><li>Sloan, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+changing+hydrate+paradigm-from+apprehension+to+avoidance+to+risk+management.">A changing hydrate paradigm-from apprehension to avoidance to risk management.</a> Fluid Phase Equilibria. 228-229, 67-74 (2005).</li><li>Xiaokai, L., Latifa, N., Abbas, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-agglomeration+in+cyclopentane+hydrates+from+bio-+and+co-surfactants.">Anti-agglomeration in cyclopentane hydrates from bio- and co-surfactants.</a> Energy &amp; Fuels. 24, 4937-4943 (2010).</li><li>Sloan, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamental+principles+and+applications+of+natural+gas+hydrates.">Fundamental principles and applications of natural gas hydrates.</a> Nature. 426, 353-363 (2003).</li><li>Sloan, E. D., Koh, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clathrate Hydrates of Natural Gases. , (2007).</li><li>Lee, J. D., Englezos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unusual+kinetic+inhibitor+effects+on+gas+hydrate+formation.">Unusual kinetic inhibitor effects on gas hydrate formation.</a> Chemical Engineering Science. 61, 1368-1376 (2006).</li><li>Daimaru, T., Yamasaki, A., Yanagisawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surfactant+carbon+chain+length+on+hydrate+formation+kinetics.">Effect of surfactant carbon chain length on hydrate formation kinetics.</a> Journal of Petroleum Science and Engineering. 56, 89-96 (2007).</li><li>Karanjkar, P. U., Lee, J. W., Morris, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactant+effects+on+hydrate+crystallization+at+the+water-oil+interface:+hollow-conical+crystals.">Surfactant effects on hydrate crystallization at the water-oil interface: hollow-conical crystals.</a> Crystal Growth &amp; Design. 12, 3817-3824 (2012).</li><li>Leopercio, B. C., de Souza Mendes, P. R., Fuller, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+kinetics+and+mechanics+of+hydrate+films+by+interfacial+rheology.">Growth kinetics and mechanics of hydrate films by interfacial rheology.</a> Langmuir. 32, 4203-4209 (2016).</li><li>Karanjkar, P. U., Lee, J. W., Morris, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calorimetric+investigation+of+cyclopentane+hydrate+formation+in+an+emulsion.">Calorimetric investigation of cyclopentane hydrate formation in an emulsion.</a> Chemical Engineering Science. 68, 481-491 (2012).</li><li>Mori, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harkins-brown+correction+factor+for+drop+formation.">Harkins-brown correction factor for drop formation.</a> AIChE Journal. 36, 1272-1274 (1990).</li><li>Dann, K., Rosenfeld, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactant+effect+on+hydrate+crystallization+at+oil-water+interface.">Surfactant effect on hydrate crystallization at oil-water interface.</a> Langmuir. 34 (21), 6085-6094 (2018).</li><li>Ibach, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physics of Surfaces and Interfaces. , (2006).</li></ol>

Bu makalede, niyonik yüzey aktif maddeler in varlığında yağ-su arabiriminde hidrat kristalizasyonunu incelemek için deneysel bir teknik açıklanmıştır. Cihaz bir sıcaklık kontrol sistemi ve pencereler, CMOS kamera ve basınç dönüştürücü ile bir pirinç oda içeren bir görselleştirme hücresi oluşur. Sıcaklık kontrol sistemi mikrodenetleyici, güçlü Peltier plaka, soğutucu olarak 120 mm CPU soğutucu ve su geçirmez dijital sıcaklık sensöründen oluşur. Bir hidrat görselleştirme pirinç h?...

Hidrat kristalizasyon ve inhibisyon mekanizmasını anlamak için teşvik hidratlar petrol boru hatlarında doğal olarak meydana gelen ve akış güvencesi zorluklara neden olabilir aslında geliyor. Örneğin, 2010 Meksika Körfezi petrol sızıntısı1 bir sualtı petrol boru sisteminde hidrat birikimi sonucu, çevreye kirlenmeye neden oldu. Bu nedenle, gelecekteki çevresel felaketleri önlemek için hidrat oluşumu ve inhibisyonu anlamak çok önemlidir. Son yıllarda hidrat kristalizasyon uyrama çalışmaları için itici güç çok hidrat fiş aglomerasyon ve akış sonraki tıkanıklık önlemek için petrol endüstrisinin çabasıdır. Hidratların tıkanmış akışlardan sorumlu olduğunu belirlemek için ilk çalışma Hammerschmidt tarafından 19342yılında yapılmıştır. Bu gün için, petrol üreticileri anlamak ve akış güvencesi için hidrat oluşumunu inhibe etmek son derece önemli bulmak3.
Hidrat oluşumunu önlemenin bir yolu, derin su boru hatlarını izole etmektir, böylece buz oluşmaz. Ancak, boru hatları yeterince izole etmek pahalı, ve ek maliyetler sırayla olabilir $1 milyon/km3. Metanol gibi termodinamik inhibitörler, hidrat oluşumunu önlemek için kuyu başlarına enjekte edilebilir. Ancak, suyun alkole olan büyük hacimsel oranları, 1:1 kadar büyük, hidrat oluşumunu yeterince önlemek için ihtiyaç vardır4. Son zamanlarda, hidrat önleme için metanol kullanmak için küresel maliyet 220.000.000 $ / yıl olarak bildirilmiştir. Bu alkol kullanımı sürdürülebilir bir miktar değildir5. Buna ek olarak, çevreaçısından tehlikeli olduğu için metanol kullanımı sorunludur ve büyük ölçekli taşıma için kullanılamaz5. Alternatif olarak, yüzey aktif maddeler gibi kinetik inhibitörler, hidrat büyümesini küçük miktarlarda ve 20 °C6'yakadar sıcaklıklarda bastırabilir. Bu nedenle, yüzey aktif varlığı hidrat önleme için gerekli alkollerin büyük miktarda azaltabilir.
Sürfaktanlar iki ana nedenden dolayı hidrat kristalizasyonu için iyi inhibitörler olarak kabul edilir:
1) Yüzey özelliği değişiklikleri ile hidrat oluşumunu inhibe edebilirler; ve 2) Başlangıçta hidrat hücrelerinin oluşumuna yardımcı ama boru hattı7aşağı kristal daha fazla büyüme ve aglomerasyon önlemek . Sürfaktanlar etkili inhibitörleri olduğu kanıtlasa da, yüzey aktif maddelerin varlığında kristalizasyon süreciyle ilgili hala büyük miktarda bilgi eksiktir. Bazı çalışmalar, yüzey aktif maddelerin kullanımının bazı subcooling'lerde ilk hidrat kristalizasyon süresini uzatabileceğini göstermiş olsa da, diğer çalışmalar düşük yüzey aktif konsantrasyonlarda istisnalar bulmuştür. Düşük yüzey aktif konsantrasyonlarda, su damlacıkları birleştirme eğilimindedir ve hidrat oluşumu sürecini hızlandırmak8. İnhibisyon süreci, düzlemsel hidrat büyümesini kesintiye uğratan sürfaktan moleküller tarafından açıklanmıştır ve hidrat ıboş-konik kristal oluşumuna zorlanır. Konik kristaller kristal büyüme için mekanik bir bariyer oluşturmak9, ve böylece büyümeyi inhibe.
Bu çalışmada hidrat görüntüleme hücresi ile birlikte düşük maliyetli, entegre modüler Peltier cihazı (IMPd) tasarladık ve uyguladık ve bunları niyonik yüzey aktif maddelerin varlığında siklopentane hidrat oluşumunu incelemek için kullandık. Genellikle derin deniz rezervuarlarında hidratoluşturan düşük molekül ağırlıklı gazlar (örneğin, CH4 ve CO2)yerine siklopentane kullanılmasının nedeni, bu gazların kararlı hidratlar oluşturmak için daha yüksek basınç ve daha düşük sıcaklıklara ihtiyaç duymasın. Siklopentane ortam basıncında hidratlar oluşturduğundan ve ~7.5 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda, genellikle hidrat oluşumu10için model malzeme olarak kullanılır.
Entegre modüler Peltier cihazı (IMPd), açık kaynak kodlu mikrodenetleyici, Peltier plaka, CPU soğutucu (ısı emici) ve su geçirmez dijital sıcaklık sensöründen oluşur. Cihaz maksimum sıcaklık diferansiyelini 68 °C olarak sunabilir. Minimum sıcaklık çözünürlüğü 1/16 °C'dir. Elektrik devresi ve donanım ı da dahil olmak üzere tüm sistem 200 dolardan daha az bir fiyata inşa edilebilir. Sıcaklık sensörü mikrodenetleyiciye rapor lanır ve transistöre çıkış sinyalleri gönderir. Transistör daha sonra DC güç kaynağından gelen akımı Peltier elemanından geçirir. Isı emici, Peltier'in sıcak tarafından gelen ısıyı ortam havasına doğru püskürterek Peltier elementinin soğumasına yardımcı olur. IMPd sisteminin monte edilmiş donanım bileşenleri Şekil 1a,b'degösterilmiştir. Şekil 1c, kontrol döngüsünün tüm bileşenleri (orantılı-integral-türevi [PID] denetleyicisi) ve pin-out'ları ile kablo şemasını gösterir. Mikrodenetleyicinin çıkış akımı, R1 kapı rezistansı ile 23 mA (I = 5 V/220 W) maksimum akımla sınırlandırıldı. Şekil 1c'deki çekme rezistansı R2, kapı yükünün dağılmış olmasını ve sistemi kapatmasını sağlar. PID denetleyicisini ayarlamak için Ziegler-Nichols tabanlı yöntemler ve yinelemeli bir işlem kullanılır11. Mikrodenetleyici entegre geliştirme ortamı (IDE) yazılımı, sıcaklık düzenlemesi için mikrodenetleyiciye komutları izlemek ve göndermek için kullanılır.
IMPd ile birlikte görselleştirme teknikleri ve iç basınç ölçümleri kullanarak yeni bir yaklaşım uyguladık. IMPd'nin üzerine yerleştirilen hidrat görüntüleme hücresi, iki çift bölmeli gözlem penceresi ile donatılmış bir pirinç hücreden oluşur. Pencereler siklopentane su damlacıküzerinde hidrat oluşum sürecinin video kaydı sağlar. Tamamlayıcı metal-oksit yarı iletken (CMOS) kamera pencerenin dışına yerleştirilir ve basınç transdüser damla iç basınç ölçümleri almak için su enjeksiyon hattına bağlanır. Basınç transdüserinin okumalarını almak için dijital transdüser uygulaması kullanılır. CMOS kameradaki videoları ve görüntüleri yakalamak için bir kamera görüntüleyici kullanılır. Yazılım pozlama ve anlık görüntü sıklığını kontrol eder. Görüntü işleme yazılım programları hidrat büyümesini izlemek için kullanılır. Şekil 2a hidrat görme hücresinin şematik bir açıklamasını gösterir ve Şekil 2b tüm deneysel sistemin genel görünümünü gösterir. Tohum hidrat(Şekil 2a)tutarlı çekirdekleşme ve hidrat büyüme hızının izlenmesi için gereklidir. Tohum hidrat, hidrat hücresinin zemininde biriken saf suyun küçük bir hacmidir (örn. 50-100°L). Sıcaklık azaldıkça, damla buz oluşturur, bu da sıcaklık arttıkça nemlendirmeye dönüşür. Tohum hidrat küçük bir parça sonra su damlacık temas. Bu işlem, su altında su damlacıkhiditinin başlatılmasını kontrol eder. Silika kurutucu, görüntüleme penceresi olarak hizmet veren iki cam slayt(Şekil 2c)arasındaki boşluğa yerleştirilir. Silika kurutucu pencerelerde buzlanma ve sisleme miktarını azaltmaya yardımcı olur. Sislenmeyi azaltmak için dış pencereye de sis önleyici uygulanır. Görüntüler CMOS kamera ve 28-90 mm lens ile yakalanır. Aydınlatma için 150 W fiber optik kaz yaka lambası kullanılır. Siklopentenin buharlaşmasını sınırlamak için pirinç hücrenin üstüne akrilik kapak yerleştirilir. Sıhhi tesisat esnek politetrafloroetilen (PTFE) tüp ve sert pirinç boru bir arada oluşur. 1 mL cam şırınga ve 19 G iğne ile bir şırınga pompası su ve yüzey aktif çözelti akışını kontrol. Basınç transdüseri, su yüzey aktif çözeltisi damlacığı içindeki basınç değişikliklerini izler. 19 G PTFE borusu şırıngayı T-fitting'a, 1/16 inç (1.588 mm) pirinç boruyu t-fitting'a bağlar (Şekil 2d). 180° virajlı yaklaşık 5 cm uzunluğundaki pirinç kanca, su/yüzey aktif çözelti damlacıkları oluşturur. Büküm, şırınga tarafından üretilen damlacık deneme boyunca tüpün üstüne oturur sağlar. PtFE ezilme ferrules ve PTFE iplik bant ile birlikte 1/16 in. paslanmaz çelik T-fitting parçaları mühür.
Bu cihazı kullanarak, petrol endüstrisinde yaygın olarak kullanılan farklı hidrofilik-lipofilik dengelere (HLB) sahip dört farklı noniyonik yüzey aktif maddeyi inceledik: sorbitane monolaurate, sorbitane monooleat, PEG-PPG-PEG ve polioksietiyelizan tristearate.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1/16 in. Swagelok 316 stainless steel T-fitting</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>19 gauge PTFE tubing</td>
			<td>Scientific Commodities, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>19-gauge needle (model: 1001 LTSN SYR)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Wire DS18B20 - waterproof digital temperature sensor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti fog</td>
			<td>RainX</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino Leonardo open-source microcontroller</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brass tubing 1/16 in.</td>
			<td>K&#38;S Precision Metals</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chemyx Fusion 100 Infusion Pump</td>
			<td>Chemyx</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cMOS camera acA640-750um</td>
			<td>Basler</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyclopentane 98% extra pure</td>
			<td>ACROS organics</td>
			<td>AC111481000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber optic goose-neck lamp 150W</td>
			<td>AmScope</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fotodiox macro extension tubes, 35 mm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton glass syringe 1 mL</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kipon EOS to C-mount adapter</td>
			<td>Kipon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens 28-90 mm</td>
			<td>Canon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mathematica software</td>
			<td>Mathematica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OMEGA PX409-10WGUSBH pressure transducer</td>
			<td>OMEGA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peltier plate TEC1-12715</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic L31 (PEG-PPG-PEG)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>9003-11-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pylon Viewer v5.0.0.6150</td>
			<td>Basler</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Span 20 (Sorbitan laurate, Sorbitan monolaurate)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1338-39-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Span 80 (Sorbitan Monooteate)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1338-43-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermaltake NiC C4 120mm CPU cooler</td>
			<td>Thermaltake</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween 65 (Polyoxyethylenesorbitan Tristearate)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>9005-71-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>variable Tooluxe DC power supply</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying surfactant effects on hydrate crystallization at oil-water interfaces using a low-cost integrated modular peltier device

Noniyonik yüzey aktif maddelerin etkisi altında hidratların oluşumunu ve büyümesini incelemek için bir yaklaşım sıyoruz. Deneysel sistem bir sıcaklık düzenleyici, görselleştirme teknikleri ve iç basınç ölçümleri içerir. Sıcaklık kontrol sistemi, katı hal Peltier bileşenlerinden yapılmış düşük maliyetli, programlanabilir bir sıcaklık regülatörü içerir. Sıcaklık kontrol sistemi ile birlikte, niyonik yüzey aktif maddelerin varlığında hidrat oluşumu nu ve inhibisyonu incelemek için görselleştirme teknikleri ve iç basınç ölçümlerini bir araya getirdik. Düşük (yani, 0.1 CMC), orta (yani, CMC) ve yüksek (yani, 10 CMC) konsantrasyonlarında noniyonik yüzeyaktif maddelerin (sorbitane monolaurate, sorbitane monoolelat, PEG-PPG-PEG ve polioksietilenekar tristearate) hidrat inhibe yeteneğini inceledik. İki tür kristal oluşmuştur: düzlemsel ve konik. Düzlemsel kristaller düz su ve düşük yüzey aktif konsantrasyonlarda oluşmuştur. Konik kristaller yüksek yüzey aktif konsantrasyonlarda oluşmuştur. Çalışmanın sonuçları konik kristallerin hidrat inhibisyonu açısından en etkili olduğunu göstermektedir. Konik kristaller belli bir boyutu geçemediği için, konik kristal olarak hidrat büyüme hızı düzlemsel kristal olarak hidrat büyüme hızından daha yavaştır. Bu nedenle, suitileri konik kristaller oluşturmaya zorlayan yüzey aktif maddeler en verimli olandır. Protokolün amacı, yüzey aktif moleküllerin varlığında bir su damlacığı yüzeyinde siklopentane hidrat kristalizasyon sürecini araştırma yeteneğine sahip deneysel bir sistemin ayrıntılı bir açıklamasını sağlamaktır.

Bu deneysel sistemi kullanarak bir yağ-su arayüzünde hidrat oluşumunu incelemek ve kristalizasyon süreci ile ilişkili interfacial stres ölçmek. Şekil 6 hem kristal oluşumu nu hem de interfacial stresi içeren temsili bir sonuç kümesini gösterir. Düzlemsel kabuk büyümesinde(Şekil 6a),kristal iki kutuptan ekvatora doğru büyümüş. Bu nedenle, düzlemsel kristal, hidrat kabuğu sürekli büyüdü. Saf su ve düşük yüzey aktif...

Watch this Scientific Journal Video about Studying Surfactant Effects on Hydrate Crystallization at Oil-Water Interfaces Using a Low-Cost Integrated Modular Peltier Device at JoVE.com

Studying Surfactant Effects on Hydrate Crystallization at Oil-Water Interfaces Using a Low-Cost Integrated Modular Peltier Device

Siklopentane'ye batırılmış bir su damlacığının arayüzünde nonik yüzey aktif maddelerin varlığında hidrat oluşumunu incelemek için bir protokol sıyoruz. Protokol, düşük maliyetli, programlanabilir, sıcaklık düzenleyicisi oluşturmaktan oluşur. Sıcaklık kontrol sistemi görselleştirme teknikleri ve iç basınç ölçümleri ile birleştirilir.

Düşük Maliyetli Entegre Modüler Peltier Cihazı Kullanarak Yağ-Su Arayüzlerinde Hidrat Kristalizasyonu Üzerine Sürfaktan Etkilerinin İncelenmesi

We introduce an approach to study the formation and growth of hydrates under the influence of nonionic surfactants. The experimental system includes a ...

Protokol, yüzey aktif inhibitörlerinin hidrat kristalleri üzerindeki etkisinin incelenmesinde uygulanabilir. Hem kristalin türü hem de inhibisyon mekanizması hakkında bilgi sağlar. Bir mililitrelik cam şırıngaya 19 kalibrelik bir iğne takın.İğne yi ve şırıngayı üç kez deiyonize suyla durulayın ve şırıngayı deiyonize suyla doldurun. Daha sonra, hidrat görüntüleme hücresini 25 mililitre siklopentane ile doldurun. Şırıngayı kullanarak, hidrat görselleştirme hücresinin altına deiyonize su damlatın.Bu su damlası tohum hidrat. Daha sonra, sıcaklık sensörünü hücrenin dibine yakın hidrat görüntüleme hücresinin içine yerleştirin. Siklopentanebuharlaşmasını önlemek için, hücre üzerine akrilik kapak koyun ve yerine kapağı vida.Tohum hidrat odaklanmak için ışıkları ve kamera ayarlayın. Sıcaklık kontrol cihazını kullanarak Peltier plakasının sıcaklığını 5 dereceye ayarlayın. Sıcaklık sensöründen bildirilen değerleri izleyin.Sıcaklık negatif beş dereceye ulaştığında, hidrat görüntüleme odasının altındaki tohum hidratının buza dönüştüğünden emin olun. Peltier plakasının sıcaklığını 0,5 santigrat derecelik artışlarla iki santigrat dereceye ayarlayın. Sıcaklık iki dereceye ulaştığında, şırınga kullanarak su ile sıhhi tesisat doldurun.Sonra, siklopentane içine pirinç kanca indirin ve beş dakika boyunca dengelemek için izin. Basınç dönüştürücüiçin yazılımı kullanarak, dijital transdüser kayıtlarını başlatmak için Başlat düğmesine basın. Şırınga pompasına bağlayın, şırınga pompasını iki mikrolitrelik bir hacim enjekte edin ve çalıştıracak şekilde ayarlayın.Şırınga, suyu siklopentan banyosuna daldırarak batık bir su damlacıkları oluşturacak. Tohum hidrat küçük bir parça kaldırmak için bir iğne ucu kullanın. Tohum hidrat parçası ile iğne ucu su damlacık ile kısa temas içine hidrat oluşumunu başlatmak için getirin.Kamera yakalama yazılımında Başlat Kaydı'na basın. Kristalizasyon işleminin görüntülerini tek bir Hertz'e kaydedin. Kritik micelle konsantrasyonu bulmak için, makalede açıklandığı gibi standart çözümler hazırlayarak başlayın.Dikitan çözeltinin yüzey gerilimini ölçmek için pompayı dakikada 0,5 mililitre lik bir çözeltiyi bir mililitrelik çözeltiyi kovmak için programlayın. Şırınga pompasını ve şırıngayı dikey olarak yerleştirin ve damlaları havaya bırakın. Damla sayısını sayın ve damla hacmini bulmak için bir mililitreyi damla sayısına bölün.Her çözelti için, el yazmasında açıklandığı gibi yüzey gerilimini hesaplayın ve yüzey gerilimini yüzey gerilimini yüzey konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak çizin. Yüzey gerilim eğrisinin düzleştiği konsantrasyon kritik micelle konsantrasyonu olan CMC'dir. Bir su damlacığı üzerinde hidrat oluşumunu ölçmek için kullanılan prosedürü tekrarlayın, ancak çeşitli konsantrasyonlarda yüzey aktif çözümler kullanın.Kristalizasyon işleminin sırasına göre ilk görüntüyü açmak için görüntü işleme yazılımını kullanın. Görüntüdeki pirinç tüpün çapını ölçmek için yazılımdaki uzunluk aracını kullanın. Görüntüdeki ölçeği, bir inçin onaltıda biri olan pirinç tüpün bilinen çapına göre ayarlayın.Çekirdekleşmeden damlacık dönüştürmeişlemine kadar işlemi yakalayan 10 eşit aralıklı görüntü seçin. Her görüntü için, damlakonturunu el ile algılamak ve konturu kırmızıyla işaretlemek için yazılımı kullanın. Daha sonra, hidrat konturunu manuel olarak takip edin ve konturu siyahla doldurun.Kamera sadece küresel damlacık 2D projeksiyon yakalar. Damla ve hidrat kaplı yüzey alanı nın 3Boyutlu rekonstrüksiyonu oluşturmak için matematiksel modelleme yazılımı kullanın. Bu deneysel sistemi kullanarak, bir yağ suyu arayüzünde hidrat oluşumunu incelemek ve kristalizasyon süreci ile ilişkili interfacial stres ölçmek.Saf su ve düşük yüzey aktif konsantrasyonlarda, hidrat ekvatora doğru iki kutup sabit bir hızda büyüyen, düzlemsel bir kabuk morfolojisi oluşturdu. Hidrat büyüdükçe, aynı sayıda yüzey aktif molekül daha küçük bir alanı işgal etti ve zamanla interfacial stresin azalmasına neden oldu. Yüksek yüzey aktif konsantrasyonlarda, hidrat konik bir kristal olarak büyüdü.Kristal yeterince büyüyünce, koninin bir kısmı damlacık yüzeyinden kurtuldu. Bu büyüme modeli tekrar tekrar salınımlı bir şekilde oldu. Konik kristal kritik bir boyuta ulaştıktan ve damlacık yüzeyinden ayrıldıktan sonra, yüzey aktif moleküller için mevcut yüzeydeki ani artış yüzler arası streste artışa neden oldu.Bir kristal sonra tekrar büyümeye başladı, bir salınım desen verimli. Çoğu yüzey aktif çözeltisi saf suya göre hidrat büyümesini engelledi. Polioksietilen sorbitan tristereate yüksek konsantrasyonda en etkili inhibitör oldu.Bu sistem bazı yüzey aktif maddelerin hidratları neden diğerlerinden daha iyi inhibe ettiği hakkında bilgi verebilir. Sistem aynı zamanda arayüzlerde kristallerin genel oluşumunu incelemek için de kullanılabilir.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

Alkanes and Cycloalkanes

SCIENTISTS IN ACTION

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

Kovalent Öz-monte tabakalı Yaklaşım Kullanarak Yüzeyler üzerinde BMP-2 bağlanması

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Oda sıcaklığında karbon Nanosheets hazırlanması

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

Gerçek Zamanlı Yüksek Çözünürlüklü Kütle Spektrometresi Doğrudan Analizi Kullanılarak Botanik Malzeme Hızlı Yüksek verim Türler Kimlik

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Bir Kalibre, Dişli-çubuk kullanarak Milimetre çözünürlükte Tortu Çekirdek Ekstrüzyon Yöntemi

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, ...

A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions

Basit, düşük maliyetli ve Sağlam Sistem Sulu Solutions ile Kimyasal Reaksiyonların tarafından Evolved Hidrojen Sesi Tedbir

There is a growing research interest in the development of portable systems which can deliver hydrogen on-demand to proton exchange membrane (PEM) ...

Sulfate Separation by Selective Crystallization with a Bis-iminoguanidinium Ligand

bir bis-iminoguanidinium ligand ile seçici kristalleştirme ile Sülfat Ayırma

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, ...

Green and Low-cost Production of Thermally Stable and Carboxylated Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils Using Highly Recyclable Dicarboxylic Acids

Termal Kararlı ve Carboxylated Selüloz Nanokristaller ve nanofibrillerin kullanarak yüksek Geri Dönüşümlü Dikarboksilik Asitler yeşil ve düşük maliyetli üretim

Here we demonstrate potentially low cost and green productions of high thermally stable and carboxylated cellulose nanocrystals (CNCs) and nanofibrils ...

Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

Aydınlatma nötron saçılma kullanarak konjuge polimer jelleri yapısını etkilerinin izlenmesi

We demonstrate a protocol to effectively monitor the gelation process of a high concentration solution of conjugated polymer both in the presence and ...

Synthesis of a Thiol Building Block for the Crystallization of a Semiconducting Gyroidal Metal-sulfur Framework

Bir yarıiletken Gyroidal Metal-kükürt çerçeve kristalleşme için Thiol yapı taşı sentezi

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and ...

Automated 90Sr Separation and Preconcentration in a Lab-on-Valve System at Ppq Level

Automated 90Sr Separation and Preconcentration in a Lab-on-Valve System at Ppq Level

Otomatik 90Sr ayrılık ve Preconcentration bir laboratuvar Vana sistemde Ppq düzeyinde

A quick, automated and portable system for the separation and determination of radiostrontium in aqueous samples, using Sr-resin and multi sequential flow ...